KR20230131100A

KR20230131100A - Method of Fabricating Microstructures of Self Propagating Polymer Waveguides Using Mirror Reflection

Info

Publication number: KR20230131100A
Application number: KR1020220187510A
Authority: KR
Inventors: 조영태; 김석; 이제민
Original assignee: 창원대학교 산학협력단
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-12-28
Publication date: 2023-09-12

Abstract

본 발명의 일측면에 따르면, 글래스 재질로 이루어진 바텀기판과 탑기판 사이에 액상의 폴리머 레진이 개재되는 단계(S1); 상기 바텀기판 전면에 패턴형성부가 준비되는 단계(S2); 상기 탑기판 후면에 평면 반사거울이 준비되는 단계(S3); 상기 패턴형성부 전방에서 광원을 통해 광에너지를 조사하는 단계(S4); 및 상기 단계(S4)를 통해서 폴리머 레진 일측에서 원뿔형 미세 구조물이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 하는 동시에 상기 조사된 광에너지가 폴리머 레진을 투과하여 평면 반사거울에 반사되어 반대측 방향으로 재조사되어 대향 미세 구조물이 반사광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지는 단계(S5);를 포함하는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, a step (S1) of interposing a liquid polymer resin between a bottom substrate made of glass and a top substrate; Preparing a pattern forming part on the front surface of the bottom substrate (S2); Preparing a flat reflection mirror on the back of the top substrate (S3); A step (S4) of irradiating light energy through a light source in front of the pattern forming part; And through the step (S4), a cone-shaped microstructure is allowed to grow gradually in the direction of light energy on one side of the polymer resin, and at the same time, the irradiated light energy passes through the polymer resin and is reflected on a flat reflection mirror to be re-irradiated in the opposite direction. A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect can be provided, including a step (S5) in which the opposing microstructure gradually grows in the direction in which the reflected light energy travels.

Description

Microstructure of self-propagating polymer waveguides using mirror reflection effect and method of manufacturing the same {Method of Fabricating Microstructures of Self Propagating Polymer Waveguides Using Mirror Reflection}

본 발명은 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 거울의 반사효과를 이용하여 패턴형성부의 패턴으로부터 방사되는 빛을 다시 반사하여 노광 에너지로 활용되도록 함으로써, 더 빠르게 미세 구조물을 제작할 수 있고, 원뿔 형태가 아닌 원기둥 형태의 미세 구조물을 제작할 수 있는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using the mirror reflection effect. More specifically, the light emitted from the pattern of the pattern forming part is reflected again using the mirror reflection effect to be used as exposure energy. , It is about a method of manufacturing microstructures of self-propagating polymer waveguides using the mirror reflection effect that can produce microstructures more quickly and in the shape of a cylinder rather than a cone.

일반적으로 고종횡비를 가지는 3차원 나노 패터닝 기술은 높은 비표면적과 전자거동제어 등의 구조적인 효과로 인하여 우수한 물리적/화학적 특성의 구현이 가능하다.In general, 3D nano-patterning technology with a high aspect ratio can realize excellent physical/chemical properties due to structural effects such as high specific surface area and electronic behavior control.

이러한 특성은 미래 모빌리티, 에너지/환경, 나노바이오 등 다양한 분야의 핵심 조자의 성능한계를 극복할 수 있는 핵심기술이다. 그러나 현재 기술은 고종횡비/고해상도의 3차원 나노 패터닝 공정 기술에 집중되고 있고, 이를 응용하여 제작된 실제 소자의 제작 및 성능한계 극복에 관한 기술은 부족한 실정이다.These characteristics are core technologies that can overcome the performance limitations of key elements in various fields such as future mobility, energy/environment, and nanobio. However, current technology is focused on high-aspect-ratio/high-resolution 3D nano-patterning process technology, and there is a lack of technology for manufacturing actual devices and overcoming performance limitations using this technology.

고종횡비/고해상도를 가지는 기존의 기술에서 탑-다운 기반의 나노 패터닝 기술(Photolithography, E-beam lithography)은 고해상도 패턴 구현은 가능하나 저비용 고종횡비 구현이 어렵고 다양한 소재 적용 및 공정 호환성에 한계를 가지며, 바텀-업 기반의 제조 방법(Vaper-luquid-solid)은 고종횡비 구현이 가능하나 대면적 균일성, 결함제어가 용이하지 않기 때문에 소자에 직접 적용하기에는 한계를 가지고 있다.In existing technologies with high aspect ratio/high resolution, top-down based nano-patterning technology (Photolithography, E-beam lithography) is capable of implementing high-resolution patterns, but it is difficult to implement high aspect ratio at low cost and has limitations in application of various materials and process compatibility. The bottom-up based manufacturing method (Vaper-luquid-solid) is capable of realizing a high aspect ratio, but has limitations in applying it directly to devices because large-area uniformity and defect control are not easy.

이러한 기존 기술의 문제점을 해결하기 위해서 고종횡비 3차원 나노패턴을 가질 수 있는 패터닝 공정 기술 개발이 필요한 실정이다.In order to solve these problems with existing technologies, there is a need to develop patterning process technology that can have high aspect ratio three-dimensional nanopatterns.

도 1은 종래기술의 자가전파 폴리머 도파관(SPPW) 기술에 대해 설명하는 개념도이고, 도 2a 내지 도 2d는 종래기술의 자가전파 폴리머 도파관(SPPW) 기술에 의해 원뿔형태의 미세 구조물이 제작되는 예를 설명하는 공정도이다.Figure 1 is a conceptual diagram explaining the self-propagating polymer waveguide (SPPW) technology of the prior art, and Figures 2a to 2d show an example of a cone-shaped microstructure being manufactured by the self-propagating polymer waveguide (SPPW) technology of the prior art. This is a process diagram to explain.

도 1, 도 2를 참조하면, 기존의 SPPW 기술은 미세 구조물을 제작함에 있어서, 패턴형성부(40)의 패턴에 광원(60)을 조사하면 조사된 빛에 의해 기판(10) 상에 마련된 액상의 레진(30)이 경화되어 고체화된다. 이때, 액상의 레진의 굴절율과 경과된 레진의 굴절율 차이에 따라 도파관과 같이 빛이 굴절되어 미세 구조물(31)을 형성하게 된다.Referring to Figures 1 and 2, in the existing SPPW technology, when manufacturing a microstructure, when the light source 60 is irradiated to the pattern of the pattern forming part 40, the liquid phase provided on the substrate 10 by the irradiated light The resin 30 is cured and solidified. At this time, light is refracted like a waveguide according to the difference between the refractive index of the liquid resin and the refractive index of the elapsed resin to form the fine structure 31.

하지만, 종래기술에 의해 형성되는 미세 구조물(31)은 원통형태의 기둥구조를 유지하지 못하고 빛이 진행하는 방향에 대해 점차 직경이 좁아지는 원뿔 형태의 미세 구조물을 형성하는 한계가 있었다.However, the microstructure 31 formed by the prior art had the limitation of not maintaining the cylindrical pillar structure and forming a cone-shaped microstructure whose diameter gradually narrows in the direction in which light travels.

대한민국 등록특허 제10-0758699호Republic of Korea Patent No. 10-0758699

본 발명은 거울의 반사효과를 이용하여 패턴형성부의 패턴으로부터 방사되는 빛을 다시 반사하여 노광 에너지로 활용되도록 함으로써, 더 빠르게 미세 구조물을 제작할 수 있고, 원뿔 형태가 아닌 원기둥 형태의 미세 구조물을 정교하게 제작할 수 있는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention uses the reflection effect of a mirror to reflect back the light emitted from the pattern of the pattern forming part and utilize it as exposure energy, thereby making it possible to manufacture microstructures more quickly and to precisely create cylindrical microstructures rather than cones. The purpose is to provide a method for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect.

이때, 상기 패턴형성부는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성하는 것을 특징으로 한다.At this time, the pattern forming part is characterized by being formed using either a photomask or a lens array.

또한, 상기 광원으로부터 조사되는 광에너지는 1분 이상 조사함으로써, 미세 구조물이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, the light energy irradiated from the light source is irradiated for more than 1 minute, so that the fine structure gradually grows in the direction of the light energy.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 제1항 내지 제3항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect can be provided, which is manufactured by the method of claims 1 to 3.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 글래스 재질로 이루어진 바텀기판과 탑기판 사이에 액상의 폴리머 레진이 개재되는 단계(S10); 상기 바텀기판 전면에 패턴형성부가 준비되는 단계(S20); 상기 탑기판 후면에 탑기판에 대해 직각형태로 마주하도록 반사면을 갖는 직교면 반사거울이 준비되는 단계(S30); 상기 패턴형성부 전방에서 광원을 통해 광에너지를 조사하는 단계(S40); 및 상기 단계(S40)를 통해서 폴리머 레진 일측에서 원뿔형 미세 구조물이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 하는 동시에 상기 조사된 광에너지가 폴리머 레진을 투과하여 직교면 반사거울에 반사되어 반대측 방향의 미세 구조물 중심부를 향해 집중 재조사되어 대향 미세 구조물이 반사광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지는 단계(S50);를 포함하는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a step (S10) of interposing a liquid polymer resin between a bottom substrate made of glass and a top substrate; Preparing a pattern forming part on the front surface of the bottom substrate (S20); A step (S30) of preparing an orthogonal reflection mirror having a reflecting surface to face the top substrate at a right angle to the rear of the top substrate (S30); A step of irradiating light energy through a light source in front of the pattern forming part (S40); And through the step (S40), a cone-shaped microstructure is gradually grown in the direction of light energy on one side of the polymer resin, and at the same time, the irradiated light energy passes through the polymer resin and is reflected on an orthogonal reflection mirror to be reflected in the opposite direction. A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect may be provided, including a step (S50) in which the opposing microstructure is gradually grown in the direction of travel of the reflected light energy by intensive re-irradiation toward the center of the microstructure.

여기서, 상기 패턴형성부는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성하는 것을 특징으로 한다.Here, the pattern forming part is formed using either a photomask or a lens array.

또한, 상기 직교면 반사거울과 탑기판 사이에는 액상의 굴절물질이 충진되는 것을 특징으로 한다.In addition, a liquid refractive material is filled between the orthogonal reflection mirror and the top substrate.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 제5항 내지 제8항의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect can be provided, which is manufactured by the method of claims 5 to 8.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 글래스 재질로 이루어진 바텀기판;According to another aspect of the present invention, a bottom substrate made of glass material;

상기 바텀기판과 일정간격 이격 설치되는 탑기판;a top substrate installed at a predetermined distance from the bottom substrate;

상기 바텀기판과 탑기판 사이에 액상의 폴리머 레진이 개재되고, 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 고종횡비를 갖는 기둥형 미세구조물을 형성하는 SPPW공정부;A SPPW process unit in which a liquid polymer resin is interposed between the bottom substrate and the top substrate, and light energy is focused on light-guided materials to form a pillar-shaped microstructure with a high aspect ratio;

상기 바텀기판 전단에 설치되는 패턴형성부;a pattern forming unit installed at the front end of the bottom substrate;

상기 패턴형성부 전방에서 설치되어 광에너지를 조사하는 광원; 및a light source installed in front of the pattern forming unit to irradiate light energy; and

상기 탑기판 후단에 설치되어 조사되는 광에너지를 반대방향으로 반사하는 반사광원;을 포함하는 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제조장치가 제공될 수 있다.An apparatus for manufacturing a fine structure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect may be provided, including a reflective light source installed at the rear end of the top substrate to reflect irradiated light energy in the opposite direction.

또한, 상기 패턴형성부를 렌즈어레이로 형성하여 초점조절이 이루어지도록 하되, 광원과 패턴형성부의 상대위치를 조절하는 초점조절부를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the pattern forming part is formed as a lens array to enable focus control, and a focusing part that adjusts the relative positions of the light source and the pattern forming part is further formed.

또한, 상기 패턴형성부를 광원과 함께 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 정밀스테이지를 더 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, a precision stage capable of driving the pattern forming unit in the horizontal X-axis and Y-axis directions together with the light source is further formed.

또한, 상기 반사광원은 평면 반사거울 또는 직교면 반사거울 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.In addition, the reflected light source is characterized in that it is either a flat reflection mirror or an orthogonal reflection mirror.

본 발명은 거울의 반사효과를 이용하여 패턴형성부의 패턴으로부터 방사되는 빛을 다시 반사하여 노광 에너지로 활용되도록 함으로써, 더 빠르게 미세 구조물을 제작할 수 있고, 원뿔 형태가 아닌 원기둥 형태의 미세 구조물을 정교하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention uses the reflection effect of a mirror to reflect back the light emitted from the pattern of the pattern forming part and utilize it as exposure energy, thereby making it possible to manufacture microstructures more quickly and to precisely create cylindrical microstructures rather than cones. It has an effect that can be produced.

도 1은 종래기술의 자가전파 폴리머 도파관(SPPW) 기술에 대해 설명하는 개념도.
도 2a내지 도 2d는 종래기술의 자가전파 폴리머 도파관(SPPW) 기술을 이용해 원뿔형태의 미세 구조물을 제작하는 공정도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 플로차트.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 공정도.
도 9 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 플로차트.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 공정도.Figure 1 is a conceptual diagram explaining the self-propagating polymer waveguide (SPPW) technology of the prior art.
Figures 2a to 2d are process diagrams for manufacturing a cone-shaped microstructure using conventional self-propagating polymer waveguide (SPPW) technology.
Figure 3 is a flow chart showing a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to an embodiment of the present invention.
4 to 8 are process diagrams showing a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 is a flow chart showing a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to another embodiment of the present invention.
10 to 14 are process diagrams showing a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to another embodiment of the present invention.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention. They may be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.

본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in this specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component, for example, a first component may be named a second component, without departing from the scope of rights according to the concept of the present invention, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Expressions that describe the relationship between components, such as “between”, “immediately between” or “directly adjacent to”, should be interpreted similarly.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of a described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, and one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.

이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.

도 3내지 도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제조장치는 크게 바텀기판(110), 탑기판(120), SPPW공정부(130), 패턴형성부(140), 광원(160), 반사광원(150)으로 구성된다.Referring to FIGS. 3 to 14, the apparatus for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to the present invention largely consists of a bottom substrate 110, a top substrate 120, an SPPW process unit 130, and pattern formation. It consists of a unit 140, a light source 160, and a reflected light source 150.

먼저, 글래스 재질로 이루어진 바텀기판(110)이 하부에 설치되고, 상기 바텀기판(110)과 일정간격 이격 설치되고 글래스 재질로 이루어진 탑기판(120)이 상부에 설치된다.First, a bottom substrate 110 made of a glass material is installed at the bottom, and a top substrate 120 made of a glass material is installed at a certain distance from the bottom substrate 110.

이때, 상기 바텀기판(110)과 탑기판(120) 사이에 SPPW공정부(130)를 형성한다. 상기 SPPW공정부(130)는 바텀기판(110)과 탑기판(120) 사이에 액상의 폴리머 레진(131)이 개재되도록 한 후, 광에너지를 조사시켜, 광에너지가 빛-유도 자가 집속되어 고종횡비를 갖는 기둥형 미세구조물을 형성하는 구간이다.At this time, the SPPW process unit 130 is formed between the bottom substrate 110 and the top substrate 120. The SPPW process unit 130 allows the liquid polymer resin 131 to be interposed between the bottom substrate 110 and the top substrate 120 and then irradiates light energy, so that the light energy is focused and fixed by the light-inducing agent. This is a section that forms a columnar microstructure with an aspect ratio.

이때, 상기 광원(160)으로는 자외선(UV) 램프가 이용될 수 있고, 상기 광에너지를 패턴형성부(140)를 통해 조사하는데, 상기 패턴형성부(140)는 포토마스크 또는 렌즈어레이 중 어느 하나를 이용해 형성될 수 있다. 이와 같은 패턴형성부(140)는 바텀기판(110) 전단에 설치된다.At this time, an ultraviolet (UV) lamp can be used as the light source 160, and the light energy is irradiated through the pattern forming part 140, which is a photomask or a lens array. It can be formed using one. This pattern forming part 140 is installed at the front end of the bottom substrate 110.

이때, 포토마스크는 반도체나 IC회로 제작 과정에서 포토레지스트에 회로배열이나 패턴을 주기 위해 노광시, 빛을 차폐하는 패턴을 형성하는 마스크이다.At this time, the photomask is a mask that forms a pattern that blocks light during exposure to provide a circuit arrangement or pattern to the photoresist during the semiconductor or IC circuit manufacturing process.

또한, 렌즈어레이는 나노패턴의 단일 렌즈들의 집합으로 이루어질 수 있고, 각각의 단일 렌즈들을 광원이 통과하면서 초점이 모아져 고정밀 패턴을 형성할 수 있게 된다.Additionally, the lens array may be made up of a set of nano-patterned single lenses, and as the light source passes through each single lens, it will focus and form a high-precision pattern.

이와 같은 렌즈어레이를 채택하는 패턴형성부(140)는 광원(160)과의 상대 거리를 조절함으로써, 초점 조절이 이루어지도록 할 수 있다.The pattern forming unit 140 employing such a lens array can adjust focus by adjusting the relative distance from the light source 160.

이와 같은 초점조절을 위해서 광원(160)과 바텀기판(110) 사이에 패턴형성부(140)의 상대위치를 조절하는 초점조절부(170)가 형성되도록 할 수 있다.For such focus control, a focus control unit 170 that adjusts the relative position of the pattern forming unit 140 may be formed between the light source 160 and the bottom substrate 110.

상기 초점조절부(170)는 패턴형성부(140) 즉 렌즈어레이의 상대위치를 광원(160) 측으로부터 멀어지거나 가까워지도록 조절하여 바텀기판(110)에 맺히는 패턴의 초점을 정밀하게 조절할 수 있다.The focus control unit 170 can precisely control the focus of the pattern formed on the bottom substrate 110 by adjusting the relative position of the pattern forming unit 140, that is, the lens array, to be farther away from or closer to the light source 160.

그리고, 상기 탑기판(120) 후단에는 반사광원(150)이 설치되어 광원(160)에서 조사되는 광에너지를 반대방향으로 반사하게 된다.In addition, a reflective light source 150 is installed at the rear end of the top substrate 120 to reflect light energy irradiated from the light source 160 in the opposite direction.

이때, 상기 반사광원(150)은 평면반사거울(151) 또는 직교면반사거울(152) 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the reflected light source 150 may be either a flat reflection mirror 151 or an orthogonal reflection mirror 152.

또한, 상기 직교면반사거울(152)과 탑기판(120) 사이에는 액상의 굴절물질(153)이 충진되도록 할 수 있다.Additionally, a liquid refractive material 153 may be filled between the orthogonal reflection mirror 152 and the top substrate 120.

한편, 상기 패턴형성부(140)를 광원(160)과 함께 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 구동할 수 있는 정밀스테이지(180)를 더 형성할 수 있다.Meanwhile, a precision stage 180 capable of driving the pattern forming unit 140 along with the light source 160 in the horizontal X-axis and Y-axis directions can be further formed.

상기한 바와 같은 정밀스테이지(180)는 고분해능 나노패턴을 수평방향으로의 확장하는 구성을 제공한다.The precision stage 180 as described above provides a configuration for expanding a high-resolution nanopattern in the horizontal direction.

예컨대, SPPW공정부(130), 반사광원(150)을 대면적으로 형성하고, 광원(160) 및 패턴형성부(140)는 한정된 단위면적을 정밀하게 패터닝할 수 있도록 구성함에 있어, 상기 광원(160) 및 패턴형성부(140)를 수평방향의 X축과 Y축 방향으로 정밀하게 구동시켜 고분해능 나노패턴을 X축과 Y축의 수평방향으로 확장 형성할 수 있다.For example, when the SPPW process unit 130 and the reflective light source 150 are formed in a large area, and the light source 160 and the pattern forming unit 140 are configured to precisely pattern a limited unit area, the light source ( 160) and the pattern forming unit 140 can be precisely driven in the horizontal X-axis and Y-axis directions to form a high-resolution nanopattern expanded in the horizontal direction of the X-axis and Y-axis.

이하, 도 3내지 도 14를 참조하여, 본 발명의 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법에 대해 자세히 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 3 to 14, the method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using the mirror reflection effect of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 플로차트이고, 도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 공정도이다.Figure 3 is a flow chart showing a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to an embodiment of the present invention, and Figures 4 to 8 are a flow chart showing a method of manufacturing a microstructure using a mirror reflection effect according to an embodiment of the present invention. This is a process diagram showing the method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide.

도 3내지 도 8을 통해서 개시되는 본 발명은 거울의 반사효과를 이용하여 패턴형성부의 패턴으로부터 방사되는 빛을 다시 반사하여 노광 에너지로 활용되도록 함으로써, 더 빠르게 미세 구조물을 제작할 수 있고, 원뿔 형태가 아닌 원기둥 형태의 미세 구조물을 제작할 수 있도록 하는 기술을 제공한다.The present invention disclosed through FIGS. 3 to 8 uses the reflection effect of a mirror to reflect the light emitted from the pattern of the pattern forming part again and utilize it as exposure energy, so that a fine structure can be manufactured more quickly, and the cone shape can be manufactured more quickly. Provides a technology that allows the production of cylindrical microstructures.

먼저, 도 3내지 도 8을 참조하면, 글래스 재질로 이루어진 바텀기판(110)과 탑기판(120) 사이에 액상의 폴리머 레진(131)이 개재되는 단계(S1)가 수행된다.First, referring to FIGS. 3 to 8, a step (S1) is performed in which liquid polymer resin 131 is interposed between the bottom substrate 110 and the top substrate 120 made of glass.

이때, 상기 폴리머 레진(131)은 광경화 폴리머가 사용될 수 있는데, 광경화 폴리머라 함은, 자외선(UV)을 쐬었을 때 단단하게 굳어지는 성질을 가진 광경화(Photocure)성 액체 레진(Liquid resin)을 의미한다.At this time, the polymer resin 131 may be a photocurable polymer. The photocurable polymer refers to a photocure liquid resin that hardens when exposed to ultraviolet rays. ) means.

이때, 본 발명에서 사용되는 광경화 폴리머는 액체상태에서 고체상태로 상변화됨에 따라 직선형태의 광로를 따라 빛을 안내하는 광 도파로의 성질을 갖는다.At this time, the photocurable polymer used in the present invention has the property of an optical waveguide that guides light along a straight optical path as it undergoes a phase change from a liquid state to a solid state.

이후, 도 4에서 보는 바와 같이 상기 바텀기판(110) 전면에 패턴형성부(140)가 준비되는 단계(S2)가 수행된다.Afterwards, as shown in FIG. 4, a step (S2) in which the pattern forming part 140 is prepared on the entire surface of the bottom substrate 110 is performed.

이때, 상기 패턴형성부(140)는 복수의 노광홀(141)들이 타공된 판체로서, 상기 노광홀(141)은 제조하고자 하는 미세구조물의 단면형태를 갖는데, 상기 노광홀(141)은 원형의 홀일 수 있다.At this time, the pattern forming part 140 is a plate in which a plurality of exposure holes 141 are perforated, and the exposure hole 141 has a cross-sectional shape of the microstructure to be manufactured, and the exposure hole 141 has a circular shape. It could be a hall.

이후, 도 5에서 보는 바와 같이 상기 탑기판(120) 후면에 평면 반사거울(151)이 준비되는 단계(S3)가 수행된다.Thereafter, as shown in FIG. 5, a step (S3) is performed in which a flat reflection mirror 151 is prepared on the rear side of the top substrate 120.

이때, 상기 평면 반사거울(151)은 빛을 반사시키는 평면형 거울일 수 있고, 평면 반사거울(151)의 반사면은 바텀기판(110) 측을 향하도록 설치된다.At this time, the flat reflective mirror 151 may be a flat mirror that reflects light, and the reflective surface of the flat reflective mirror 151 is installed to face the bottom substrate 110.

이후, 도 6에서 보는 바와 같이 상기 패턴형성부(140) 전방에서 광원(160)을 통해 광에너지를 조사하는 단계(S4)가 수행된다.Thereafter, as shown in FIG. 6, a step (S4) of irradiating light energy through the light source 160 in front of the pattern forming part 140 is performed.

이때, 상기 광원(160)으로는 자외선(UV) 램프가 이용될 수 있고, 상기 광에너지를 패턴형성부(140)를 통해 조사하거나, 특정 형태를 갖는 렌즈(미도시)를 통해 조사되도록 할 수 있다.At this time, an ultraviolet (UV) lamp may be used as the light source 160, and the light energy may be irradiated through the pattern forming part 140 or through a lens (not shown) having a specific shape. there is.

이때, 상기 광원(160)으로부터 조사되는 광에너지는 1분 이상 조사함으로써, 미세 구조물이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 할 수 있다. 도 6을 참조하면, 초기 미세 구조물의 형태는 원뿔 기둥형태에서 점진적 성장이 이루어지게 된다.At this time, the light energy irradiated from the light source 160 can be irradiated for more than 1 minute, so that the fine structure can grow gradually in the direction of the light energy. Referring to FIG. 6, the initial microstructure gradually grows from a conical pillar shape.

상기한 미세 구조물 제조방식은 일반적으로 사용되고 있는 Self-Propagating Photopolymer Waveguides(SPPW)방식에 관한 것으로서 SPPW방식에 대해 간략히 설명하면, 광중합 폴리머의 액체와 고체 상태의 굴절률(Refractive Index) 차이는 액체 상태의 폴리머 수지가 광경화 과정을 겪는 도중 비선형 광학 현상의 일종인 자가집속 현상을 일으키게 된다.The above-mentioned microstructure manufacturing method is related to the commonly used Self-Propagating Photopolymer Waveguides (SPPW) method. To briefly explain the SPPW method, the difference in refractive index between the liquid and solid states of the photopolymerized polymer is the difference in the refractive index of the liquid polymer. While the resin undergoes the photocuring process, self-focusing phenomenon, a type of nonlinear optical phenomenon, occurs.

즉, 최초 액상의 광경화 폴리머는 빛의 노출에 의해 고체화되는데, 고체 상태 폴리머(굴절률:1.52)는 액체 상태의 폴리머(굴절률:1.48)보다 굴절률이 약간 높기 때문에 빛은 고체 상태 폴리머 내부로 전반사가 유도되어 분산되지 않고 자가 집속 현상이 발생하고, 자가 집속된 빛의 분포는 빛의 진행 방향을 따라 앞으로 나아가게 됨에 따라 고종횡비를 갖는 미세 구조물을 형성할 수 있게 된다.In other words, the initially liquid photocurable polymer solidifies by exposure to light. Since the solid state polymer (refractive index: 1.52) has a slightly higher refractive index than the liquid state polymer (refractive index: 1.48), the light is totally reflected inside the solid state polymer. Self-focusing occurs instead of being induced and dispersed, and the distribution of self-focused light moves forward along the direction of light, making it possible to form a fine structure with a high aspect ratio.

다시 말해서, 광중합 반응에서 발생하는 소재의 굴절률 변화에 의한 광도파로(Optical Waveguide) 효과가 발생하게 되고, 소재의 액체상태와 광중합반응에 의해 생성된 고체상태의 소재의 굴절률 차이가 발생하게 되며, 고체상태의 소재가 빛을 전달하는 도파관 효과를 가지게 되고, 이러한 효과는 빛의 진행방향으로 빛이 정렬하게 되면서 비선형 광학 현상의 일종인 빛-유도 자가 집속(Self-focusing) 현상을 일으키게 된다.In other words, an optical waveguide effect occurs due to a change in the refractive index of the material that occurs in the photopolymerization reaction, and a difference in refractive index occurs between the liquid state of the material and the solid state created by the photopolymerization reaction. The material in this state has a waveguide effect that transmits light, and this effect aligns the light in the direction of light travel, causing light-induced self-focusing, a type of nonlinear optical phenomenon.

이때, 빛의 자가 집속 및 전파가 일어나기 위해서는 광중합 폴리머가 매우 중요한 역할을 하게 된다.At this time, photopolymerization polymers play a very important role in order for self-focusing and propagation of light to occur.

일반적으로 3D 프린팅에서는 광중합을 개시하는 광개시제(Photoinitiator)와 적층 두께를 조절하기 위해서 빛의 전파를 막는 광 흡수제(Light Absorber)를 일정 비율로 혼합하여 광중합 폴리머를 제조한다.Generally, in 3D printing, photoinitiator, which initiates photopolymerization, and light absorber, which blocks the propagation of light to control the layer thickness, are mixed in a certain ratio to produce photopolymerization polymer.

본 발명에서는 빛의 자가 집속 및 전파를 극대화하기 위해서 광중합이 발생하는 범위내에서 빛의 흡수를 줄이는 방향으로 광 개시제 및 광 흡수제의 배합비를 조절할 수 있다.In the present invention, in order to maximize the self-focusing and propagation of light, the mixing ratio of the photoinitiator and the light absorber can be adjusted to reduce light absorption within the range where photopolymerization occurs.

상기 단계(S4)를 통해서 폴리머 레진(131) 일측에서 원뿔형 미세 구조물(131b)이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 하는 동시에 상기 조사된 광에너지가 폴리머 레진(131)을 투과하여 평면 반사거울(151)에 반사되어 반대측 방향으로 재조사되는 단계(S5)가 수행된다.Through the step (S4), the cone-shaped microstructure 131b on one side of the polymer resin 131 is allowed to grow gradually in the direction of light energy, and at the same time, the irradiated light energy penetrates the polymer resin 131 and is reflected on a plane. A step (S5) is performed in which the light is reflected on the mirror 151 and re-irradiated in the opposite direction.

도 7을 참조하면, 평면 반사거울(151)에 의해 반사된 광에너지는 폴리머 레진(131)의 반대측에서부터 상변화를 일으켜 대향 미세 구조물(131c)이 성장되도록 한다.Referring to FIG. 7, the light energy reflected by the flat reflection mirror 151 causes a phase change from the opposite side of the polymer resin 131, causing the opposing microstructure 131c to grow.

이때, 대향 미세 구조물(131c)은 원뿔형태로서 반사광 에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지게 된다.At this time, the opposing microstructure 131c has a cone shape and gradually grows in the direction in which the reflected light energy travels.

예컨대, 본 발명은 최초 광원(160)으로부터 조사되는 광에너지에 의한 원뿔형 미세 구조물(131b)과 그 반대측에 형성된 평면 반사거울(151)에 반사되는 반사광에너지에 의한 대향 미세 구조물(131c)이 상호 마주보는 형태로 각각 성장하여 도 8에서 보는 바와 같이 중간지점에서 하나의 기둥으로 합쳐져서 원통형의 미세 구조물(131a)을 완성하게 된다.For example, in the present invention, a conical microstructure 131b caused by light energy irradiated from the first light source 160 and an opposing microstructure 131c caused by reflected light energy reflected by a plane reflection mirror 151 formed on the opposite side face each other. Each grows in a visible shape and merges into one pillar at the midpoint, as shown in FIG. 8, to complete the cylindrical microstructure 131a.

이와 같은 본 발명은 거울의 반사효과를 이용하여 패턴형성부의 패턴으로부터 방사되는 빛을 다시 반사하여 노광 에너지로 활용되도록 함으로써, 더 빠르게 미세 구조물을 제작할 수 있고, 원뿔 형태가 아닌 원기둥 형태의 미세 구조물을 정교하게 제작할 수 있는 효과를 갖는다.The present invention uses the reflection effect of a mirror to reflect back the light emitted from the pattern of the pattern forming part and utilize it as exposure energy, thereby making it possible to manufacture microstructures more quickly and to produce microstructures in the shape of a cylinder rather than a cone. It has the effect of being precisely manufactured.

도 9 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 플로차트이고, 도 10 내지 도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 거울 반사효과를 이용한 자가전파 폴리머 도파관의 미세 구조물 제작 방법을 도시한 공정도이다.Figure 9 is a flow chart showing a method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to another embodiment of the present invention, and Figures 10 to 14 are a flow chart showing a method of manufacturing a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect according to another embodiment of the present invention. This is a process diagram showing the method of manufacturing a microstructure of a propagating polymer waveguide.

도 9내지 도 14를 통해서 개시되는 본 발명은 거울의 반사효과를 이용하여 패턴형성부의 패턴으로부터 방사되는 빛을 다시 반사하여 노광 에너지로 활용되도록 함에 있어 반사거울의 형태를 평면형태가 아닌 탑기판(120)에 대해 직각형태로 마주하도록 반사면을 갖는 직교면 반사거울(152)을 설치함으로써, 반사광의 집속효과를 높여 더 빠르게 미세 구조물을 제작할 수 있고, 보다 정교한 형태의 미세 구조물을 제작할 수 있도록 하는 기술을 제공한다.The present invention disclosed through FIGS. 9 to 14 uses the reflection effect of the mirror to reflect the light emitted from the pattern of the pattern forming part again to be used as exposure energy, and the shape of the reflection mirror is not a flat shape but a top substrate ( By installing an orthogonal reflection mirror 152 having a reflecting surface facing at a right angle to 120), it is possible to manufacture fine structures more quickly by increasing the focusing effect of reflected light, and to manufacture fine structures in a more elaborate form. Provides technology.

먼저, 도 9내지 도 14를 참조하면, 글래스 재질로 이루어진 바텀기판(110)과 탑기판(120) 사이에 액상의 폴리머 레진(131)이 개재되는 단계(S10)가 수행된다.First, referring to FIGS. 9 to 14, a step (S10) in which liquid polymer resin 131 is interposed between the bottom substrate 110 and the top substrate 120 made of glass material is performed.

이후, 도 10에서 보는 바와 같이 상기 바텀기판(110) 전면에 패턴형성부(140)가 준비되는 단계(S20)가 수행된다.Thereafter, as shown in FIG. 10, a step (S20) in which the pattern forming part 140 is prepared on the entire surface of the bottom substrate 110 is performed.

이후, 도 11에서 보는 바와 같이 상기 탑기판(120) 후면에 직교면 반사거울(152)이 준비되는 단계(S30)가 수행된다.Thereafter, as shown in FIG. 11, a step (S30) in which an orthogonal reflection mirror 152 is prepared on the rear side of the top substrate 120 is performed.

이때, 상기 직교면 반사거울(152)은 탑기판(120)에 대해 직각형태로 마주하도록 반사면을 설치함으로써, 반사광의 집속효과를 높이게 된다.At this time, the orthogonal surface reflection mirror 152 has a reflection surface facing the top substrate 120 at a right angle, thereby increasing the focusing effect of the reflected light.

이후, 도 12에서 보는 바와 같이 상기 패턴형성부(140) 전방에서 광원(160)을 통해 광에너지를 조사하는 단계(S40)가 수행된다.Thereafter, as shown in FIG. 12, a step (S40) of irradiating light energy through the light source 160 in front of the pattern forming part 140 is performed.

이때, 상기 광원(160)으로부터 조사되는 광에너지는 1분 이상 조사함으로써, 미세 구조물이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 할 수 있다. 도 12을 참조하면, 초기 미세 구조물의 형태는 원뿔 기둥형태에서 점진적 성장이 이루어지게 된다.At this time, the light energy irradiated from the light source 160 can be irradiated for more than 1 minute, so that the fine structure can grow gradually in the direction of the light energy. Referring to FIG. 12, the initial microstructure gradually grows from a conical pillar shape.

상기 단계(S40)를 통해서 폴리머 레진(131) 일측에서 원뿔형 미세 구조물(131b)이 광에너지의 진행방향으로 점진적 성장이 이루어지도록 하는 동시에 상기 조사된 광에너지가 폴리머 레진(131)을 투과하여 직교면 반사거울(152)에 반사되어 반대측 방향으로 재조사되는 단계(S50)가 수행된다.Through the step (S40), the conical microstructure 131b is allowed to grow gradually in the direction of light energy on one side of the polymer resin 131, and at the same time, the irradiated light energy penetrates the polymer resin 131 to form a perpendicular surface. A step (S50) is performed in which the light is reflected in the reflection mirror 152 and re-irradiated in the opposite direction.

이때, 상기 직교면 반사거울(152)은 반사광에너지가 미세 구조물(131a)의 중심부측으로 집중시키는 역할을 하게 된다.At this time, the orthogonal reflection mirror 152 serves to concentrate reflected light energy toward the center of the fine structure 131a.

이는, 도 3내지 도 8에 개시된 평면 반사거울(151)의 실시 형태에 비해서 광에너지의 분산을 방지하고 중심부로 집중시킴에 따라 미세 구조물(131a)의 성장속도를 향상시킬 수 있고, 미세 구조물(131a)의 형태를 보다 정교하게 제작할 수 있는 이점을 제공하게 된다.This can improve the growth rate of the fine structure 131a by preventing dispersion of light energy and concentrating it at the center compared to the embodiment of the flat reflective mirror 151 disclosed in FIGS. 3 to 8, and the fine structure ( This provides the advantage of being able to manufacture the shape of 131a) more precisely.

도 13을 참조하면, 직교면 반사거울(152)에 의해 반사된 광에너지는 폴리머 레진(131)의 반대측에서부터 상변화를 일으켜 대향 미세 구조물(131c)이 성장되도록 한다.Referring to FIG. 13, the light energy reflected by the orthogonal reflection mirror 152 causes a phase change from the opposite side of the polymer resin 131, causing the opposing microstructure 131c to grow.

예컨대, 본 발명은 최초 광원(160)으로부터 조사되는 광에너지에 의한 원뿔형 미세 구조물(131b)과 그 반대측에 형성된 직교면 반사거울(152)에서 반사되는 반사광에너지에 의한 대향 미세 구조물(131c)이 상호 마주보는 형태로 각각 성장하여 도 14에서 보는 바와 같이 중간지점에서 하나의 기둥으로 합쳐져서 원통형의 미세 구조물(131a)을 완성하게 된다.For example, in the present invention, a cone-shaped microstructure 131b caused by light energy irradiated from the first light source 160 and an opposing microstructure 131c caused by reflected light energy reflected from an orthogonal reflection mirror 152 formed on the opposite side are mutually They each grow in a facing form and merge into one pillar at the midpoint, as shown in FIG. 14, to complete the cylindrical microstructure 131a.

이때, 상기 직교면 반사거울(152)과 탑기판(120) 사이에는 액상의 굴절물질(153)이 충진될 수 있는데, 보다 상세하게는 물이 충진되도록 할 수 있다.At this time, a liquid refractive material 153 may be filled between the orthogonal reflection mirror 152 and the top substrate 120, and more specifically, water may be filled.

앞서 살펴본 바와 같은 본 발명은 폴리머 레진(131)을 완전 경화한 상태로 만들기 위해선 광경화 에너지가 일정 수치 이상으로 조사되어야 한다.As discussed above, in the present invention, in order to completely cure the polymer resin 131, photocuring energy must be irradiated above a certain level.

패턴형성부(140)를 통과한 광에너지에 의해 폴리머 레진(131)이 서서히 경화되며 탑기판(120) 방향으로 미세 구조물을 형성할 때, 경화되는 폴리머 레진과 경화되지 않는 폴리머 레진의 굴절율에 의해 빛이 반사되어 원뿔 형태로의 경화가 진행된다.The polymer resin 131 is gradually hardened by light energy passing through the pattern forming unit 140, and when forming a fine structure in the direction of the top substrate 120, the refractive index of the cured polymer resin and the uncured polymer resin Light is reflected and hardening progresses into a cone shape.

이때, 탑기판(120)에서 반사거울을 이용해 바텀기판(110)에서 조사되는 빛(광에너지)을 반사하여 경화공정이 동시 진행되도록 함으로써, 바텀기판(110) 측에서 성장해 오는 미세 구조물이 탑기판(120) 부근의 폴리머 레진 영역에 도달했을 때, 광경화를 보다 더 빨리 활성화하고, 도파관 현상에 의해 액체 레진과 고체 레진의 굴절, 반사로 더 빠른 경화를 진행할 수 있게 된다.At this time, the top substrate 120 uses a reflective mirror to reflect the light (light energy) irradiated from the bottom substrate 110 so that the curing process proceeds simultaneously, so that the fine structure growing on the bottom substrate 110 becomes the top substrate. When reaching the polymer resin area around (120), photocuring can be activated more quickly, and curing can proceed more quickly through refraction and reflection of the liquid resin and solid resin due to the waveguide phenomenon.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.

110: 바텀기판 120: 탑기판
130: SPPW공정부 131: 폴리머 레진
131a: 미세 구조물 131b: 원뿔형 미세 구조물
131c: 대향 미세 구조물 140: 패턴형성부
141: 노광홀 150: 반사광원
151: 평면 반사거울 152: 직교면 반사거울
153: 굴절물질 160: 광원
170: 초점조절부 180: 정밀스테이지110: bottom board 120: top board
130: SPPW process department 131: Polymer resin
131a: microstructure 131b: conical microstructure
131c: Opposing microstructure 140: Pattern forming portion
141: exposure hole 150: reflected light source
151: Plane reflection mirror 152: Orthogonal plane reflection mirror
153: refractive material 160: light source
170: Focusing unit 180: Precision stage

Claims

A step (S1) in which liquid polymer resin is interposed between a bottom substrate made of glass and a top substrate;
Preparing a pattern forming part on the front surface of the bottom substrate (S2);
Preparing a flat reflection mirror on the back of the top substrate (S3);
A step (S4) of irradiating light energy through a light source in front of the pattern forming part; and
Through the step (S4), a cone-shaped microstructure is allowed to grow gradually in the direction of light energy on one side of the polymer resin, and at the same time, the irradiated light energy passes through the polymer resin and is reflected on a flat reflection mirror to be re-irradiated in the opposite direction. A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, including a step (S5) in which the opposing microstructure gradually grows in the direction of travel of the reflected light energy.

According to paragraph 1,
A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, wherein the pattern forming part is formed using either a photomask or a lens array.

According to paragraph 1,
A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that the light energy emitted from the light source is irradiated for more than 1 minute so that the microstructure gradually grows in the direction of light energy.

A microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that it is manufactured by the method of claims 1 to 3.

A step (S10) in which liquid polymer resin is interposed between a bottom substrate made of glass and a top substrate;
Preparing a pattern forming part on the front surface of the bottom substrate (S20);
A step (S30) of preparing an orthogonal reflection mirror having a reflecting surface to face the top substrate at a right angle to the rear of the top substrate (S30);
A step of irradiating light energy through a light source in front of the pattern forming part (S40); and
Through the step (S40), a cone-shaped microstructure is allowed to grow gradually in the direction of light energy on one side of the polymer resin, and at the same time, the irradiated light energy passes through the polymer resin and is reflected on an orthogonal reflection mirror to form microstructures on the opposite side. A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, including a step (S50) in which the opposing microstructure is gradually grown in the direction of travel of the reflected light energy by intensive re-irradiation toward the center of the structure.

According to clause 5,
A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, wherein the pattern forming part is formed using either a photomask or a lens array.

According to clause 5,
A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that the light energy emitted from the light source is irradiated for more than 1 minute so that the microstructure gradually grows in the direction of light energy.

According to clause 5,
A method of manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that a liquid refractive material is filled between the orthogonal reflection mirror and the top substrate.

A microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that it is manufactured by the method of claims 5 to 8.

Bottom substrate made of glass material;
a top substrate installed at a predetermined distance from the bottom substrate;
A SPPW process unit in which a liquid polymer resin is interposed between the bottom substrate and the top substrate, and light energy is focused on light-guided materials to form a pillar-shaped microstructure with a high aspect ratio;
a pattern forming unit installed at the front end of the bottom substrate;
a light source installed in front of the pattern forming unit to irradiate light energy; and
A device for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, including a reflective light source installed at the rear end of the top substrate to reflect irradiated light energy in the opposite direction.

According to clause 10,
A device for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, wherein the pattern forming part is formed using either a photomask or a lens array.

According to clause 11,
A device for manufacturing a fine structure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that the pattern forming part is formed using a lens array to control the focus, and further forming a focusing part that controls the relative positions of the light source and the pattern forming part. .

According to clause 10,
A device for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that it further forms a precision stage capable of driving the pattern forming unit in the horizontal X-axis and Y-axis directions together with the light source.

According to clause 10,
A device for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, wherein the reflected light source is either a flat reflection mirror or an orthogonal reflection mirror.

According to clause 14,
A device for manufacturing a microstructure of a self-propagating polymer waveguide using a mirror reflection effect, characterized in that a liquid refractive material is filled between the orthogonal reflection mirror and the top substrate.